Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Bier ist die Bier Gärung. Sie schließt den Brauprozess ab. Zumeist schließt sich an die Gärung noch die Lagerung an. Das Jungbier wird gelagert und muss reifen.
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Nachdem die Würze für das Bier gekocht wurde und abgekühlt ist, muss sie mit Hefe versetzt werden. Die Hefe ernährt sich vom Zucker der Würze und scheidet im Gegenzug Alkohol und Kohlendioxid aus. Die Hefe sorgt auch dafür, dass die Gärung endet.
Wie die Bier Gärung erfolgt, hängt von der verwendeten Hefe ab. Es gibt obergärige und untergärige Hefe. Welche Hefe verwendet wird, hängt vom zu brauenden Biertyp ab. Die Art der Hefe bestimmt die Temperatur bei der Gärung von Bier.
Der Gärprozess
Der Gärprozess ist der Schritt mit der längsten Dauer beim Brauen von Bier. Er teilt sich in die Hauptgärung und die Nachgärung. Die Hefe setzt sich aus Mikroorganismen, den Hefepilzen, zusammen. Diese Hefepilze ernähren sich vom Zucker in der Würze und wandeln ihn in Alkohol und Kohlendioxid um.
Industrieller Gärprozess
Die Bier Gärung setzt noch nicht sofort ein, nachdem die Hefe in die Würze gegeben wurde. Es dauert erst einige Stunden, bis der Gärungsprozess beginnt. Damit die Hefe in die Würze gegeben werden kann, muss die Würze auf eine Temperatur von 20 bis 30 Grad abgekühlt sein. Bei einer höheren Temperatur würden die Hefekulturen absterben.
Die verwendete Hefe, die Temperatur bei der Gärung und die Dauer der Gärung wirken sich auf den Alkoholgehalt des Biers, den Geschmack und die Qualität aus.
Der Gärprozess ist abgeschlossen, wenn der Zucker der Würze vollständig in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt wurde. Es gibt jedoch auch Biere, bei denen nicht der gesamte Zucker der Würze vergoren werden kann. Die Hefepilze können diesen Zucker nicht umwandeln.
Belüften der Würze
Im Laufe der Gärung passen sich die Hefen von der Zahl der Zellen her an, da sie sich durch Sprossung vermehren. Um sich zu vermehren, können Hefen ungesättigte Fettsäuren und andere Wasserstoffakzeptoren nutzen, doch Sauerstoff ist der wichtigste Faktor. Bei Flüssighefen ist Sauerstoff noch wichtiger als bei Trockenhefen.
Sauerstoff ist wichtig für die Vermehrung der Hefekulturen und schadet der Würze nicht. In der kalten Würze oxidiert der Sauerstoff langsam. Innerhalb weniger Stunden wird er von der Hefe verbraucht.
Für eine optimale Belüftung der Hefe kann die Oberfläche der Würze nicht genug Sauerstoff aufnehmen. Die Belüftung der Hefe kann durch Muskelkraft erfolgen. Mit einer Sinterkerze oder einem Schneebesen kann die Luft verteilt werden. Die Verteilung des Sauerstoffs ist auch mit einer Aquarienpumpe möglich. Damit die Würze nicht verdirbt und die Qualität des Biers nicht zu beeinträchtigen, ist die Desinfektion der Gerätschaften unerlässlich.
Hefe vorbereiten
Für die Bier Gärung muss die Hefe vorbereitet werden. Innerhalb ihrer Zellen verwertet die Hefe den aufgenommenen Zucker. Malzzucker ist ein Doppelzucker. Er wird in die Einfachzucker Glukose und Fruktose zerlegt.
Bevor die Hefe die Moleküle von Maltose und Maltotriose aufnimmt, bevorzugt sie einfache Kohlenhydrate. Maltose und Maltotriose nimmt die Hefe erst am Ende der Hauptgärung auf. Damit die Hefe schon vorher Maltose oder Maltotriose aufnehmen kann, muss sie gestärkt sein. Sie kann dafür aus einer fortgeschrittenen Gärung entnommen werden oder geführt werden.
Um die Hefe vorzubereiten, wird sie in Bier und nicht in Wasser aufbewahrt. Eine mehrfach geführte Hefe gärt schneller. Der Vergärungsgrad ist auch höher.
Ist eine Hefe mehrfach geführt, kann die Mutation eine Gefahr darstellen. Fehler in der DNA der Hefe können den Geschmack des Biers beeinträchtigen. Um das zu vermeiden, sollte eine Hefe nicht häufiger als zehnmal verwendet werden.
Haltbarmachen durch Wasserentzug
Für einen Milliliter Würze sind etwa 20 Millionen Hefezellen erforderlich. Welche Menge an Hefe tatsächlich verwendet werden soll, hängt auch von der gewünschten Stammwürze eines Biers ab.
Hefe wird haltbarer, wenn ihr Wasser entzogen wird. Die Hefe wird etwa mit der zehnfachen Menge an Wasser benetzt. Dabei darf nicht umgerührt werden. Die Hefe sollte nach 15 Minuten vollständig mit Wasser bedeckt sein. Die Hefe wird nach weiteren 5 Minuten auf Anstelltemperatur gebracht.
Mit einer Pipette werden im Abstand von 5 Minuten jeweils 5 Milliliter Würze zur Hefe gegeben. Das erfolgt so lange, bis Hefe und Würze dieselbe Temperatur haben.
Hefegabe
Bei der Hefegabe, wenn die Hefe in die Würze gegeben wird, kommt es auf die richtige Anstelltemperatur an. Die Würze muss daher, wenn sie fertig gekocht ist, gekühlt werden. Wie hoch die Anstelltemperatur sein muss, hängt davon ab, ob ein obergäriges oder ein untergäriges Bier gebraut werden soll.
Eine untergärige Hefe benötigt eine niedrige Anstelltemperatur, während eine obergärige Hefe eine höhere Anstelltemperatur vertragen kann.
Die Hefe sollte möglichst gleichmäßig auf die gesamte Würze verteilt werden. Die Hefe wird daher häufig aufgeschlämmt und dann untergerührt.
Mit einem Anstellbottich kann die Hefe bereits vor der Zugabe an die Würze gewöhnt werden. Die Hefe wird in etwas Würze mit einer Temperatur von ungefähr 20 Grad gegeben. Anschließend wird diese Mischung in die gesamte Würze gerührt.
Hauptgärung
Ist die Hefegabe erfolgt, vermehren sich die Hefezellen abhängig von der Temperatur und vom Sauerstoffgehalt der Würze sowie von ihrer eigenen Kondition. Eigentlich beginnt die Hauptgärung sofort, da die Hefezellen aktiv werden. Allerdings wird diese Aktivität vom Brauer erst nach einigen Stunden bemerkt.
Gärung von Bier
Der Zeitpunkt, ab dem der Brauer die Hauptgärung bemerkt, wird als Ankommen bezeichnet. Auf dem Bier ist eine deutliche Schaumbildung erkennbar. Dieser üppige Schaum wird als Kräusen bezeichnet. Die Kräusen sind weißlich bis cremefarben, abhängig von der Farbe der Würze.
Je nach Gehalt an Hopfen bilden sich auf den Kräusen braune Flecken. Der Geruch der Würze verändert sich während der Hauptgärung. Zu Beginn des Gärprozesses riecht die Würze wie alkoholfreies Bier. Abhängig von der Hopfensorte kann die Würze am Ende der Hauptgärung auch schweflig-säuerlich oder fruchtig-süß riechen.
Sind die Bedingungen gut, bilden sich die Kräusen nach acht bis zwölf Stunden. Es kann aber auch deutlich länger dauern. Einige Schädlinge können Sporen bilden und auch den Kochvorgang der Würze überstehen. Aktive Hefen können verhindern, dass diese Organismen Schaden im Bier anrichten. Die Hauptgärung sollte spätestens nach 48 Stunden erkennbar sein.
Gärprobe durchführen
Um zu erkennen, ob der Gärvorgang fortschreitet, kann eine Schnellgärprobe erfolgen. Das ist insbesondere für Hobbybrauer zu empfehlen, die sich am Brauen ihres eigenen Biers versuchen möchten.
Sind die Kräusen auf dem Bier zu erkennen, wird ein Standzylinder mit der Würze befüllt. Der abgedeckte Standzylinder wird bei einer Temnperatur von 20 bis 25 Grad aufgestellt. Mit einer Bierspindel wird geprüft, wie der Extraktgehalt zurückgeht.
Die Schnellgärprobe kann nach ungefähr drei Tagen wiederholt werden. Nimmt der Alkoholgehalt zu, funktioniert die Hauptgärung.
Nachgärung
Das Ergebnis der Hauptgärung ist Jungbier. Die vergärbaren Zucker der Würze wurden bereits weitgehend in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt. Die Kohlensäure hat noch keine Spritzigkeit, da die Gärung bislang im offenen Gefäß erfolgt ist.
Bei der industriellen Gärung findet die Anreicherung mit Kohlensäure meistens unter Druck im Gärtank statt. Hobbybrauer können Flaschen für die Nachgärung verwenden.
Eine vorher definierte Restmenge an vergärbarem Zucker wird bei der Nachgärung in einem Druckbehälter vergoren. Der Behälter steht unter Druck, da das Kohlendioxid nicht entweichen kann. Die gewünschte Spritzigkeit entsteht, da das Kohlendioxid gezwungen ist, sich in der Würze zu lösen.
Stahltank zur Bier Gärung
Bei der Fassgärung oder der professionellen Tankgärung wird das Bier von der sich absetzenden Hefe getrennt. Es kann zusätzlich filtriert werden, damit es klar wird. Anschließend wird das Bier in Flaschen gefüllt.
Untergärige Gärverläufe
Untergärige Hefe hat die Eigenschaft, dass sie sich am Boden des Gärbehälters absetzt. Die Anstelltemperatur liegt bei 6 bis 8 Grad. Als es noch keine Kältemaschinen gab, konnte untergäriges Bier nur in der kalten Jahreszeit gebraut werden.
Die Temperatur sollte beim untergärigen Verlauf innerhalb von zwei Tagen auf 8 bis 10 Grad ansteigen. Diese Temperatur wird über zwei Tage gehalten. Anschließend wird sie wieder auf 6 bis 8 Grad abgekühlt. Das Jungbier wird dann bei einer Temperatur von 5 bis 6 Grad abgeschlaucht. Es wird anschließend auf eine Temperatur um den Gefrierpunkt abgekühlt und muss noch eine Woche reifen.
Untergärige Gärverläufe sind auch mit kalter Gärung und warmer Reifung oder mit warmer Gärung und warmer Reifung möglich.
Obergärige Gärverläufe
Bei einer höheren Temperatur erfolgt die Gärung mit obergäriger Hefe. Die Hefe setzt sich oben auf dem Bier ab. Obergärig kann bei Temperaturen um 25 Grad und bei einigen Biersorten auch bis zu 40 Grad gebraut werden.
Obergärige Gärverläufe sind sowohl als kalte als auch als warme Gärung möglich. Die beste Anstelltemperatur für die kalte Gärung ist 11 bis 13 Grad. Die Temperatur wird bis zum Hochkräusen gehalten. Die Temperatur wird im Laufe des Tages auf 20 Grad erhöht. Der Sud wird nach zwei Warmtagen auf 5 Grad abgekühlt.
Die warme Gärung erfolgt zu Beginn bei Temnperaturen zwischen 12 und 15 Grad. Bei 15 bis 25 Grad wird der Sud endvergoren. Die Nachgärung erfolgt in Flaschen.
